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By Carlos Bruno Eckstein, Cayo Vinicius da Silva Lima, Gabriela Ribeiro Pereira, Thiago Tôrres Matta Neves, Clara Johanna Pacheco, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

Aços austeníticos HP atualmente são os materiais utilizados em tubos de fornos de reforma a vapor devido as suas propriedades superiores a altas temperaturas de operação. Por causa da exposição a ambientes oxidantes durante o serviço, na parede externa dos tubos é formada uma complexa camada de diferentes óxidos e, adjacente a esta, se forma região empobrecida de cromo. A presença de uma resposta magnética nesta região influencia diretamente o desenvolvimento de fermentas de inspeção não destrutiva para avaliação magnética da evolução microestrutural em fornos de reforma a vapor. Para caracterizar a resposta magnética desta camada transformada, foi utilizada uma amostra com estado de envelhecimento V utilizando-se a técnica de microscopia Kerr. Foram realizadas análises qualitativas por meio de imagens e análises quantitativas através do levantamento da curva de histerese. Os resultados permitiram identificar regiões com domínios magnéticos e correlacionar o seu comportamento com o valor do campo magnético aplicado.

Oct 29, 2019

By Clarissa Hadad de Melo, Jean André François Dille, Rosa Maria Sales da Silveira, Rafaella Martins Ribeiro, Leonardo Sales Araujo, Luiz Henrique de Almeida, Alessandra Vieira Guimarães

Este trabalho tem por objetivo investigar o efeito do Y na precipitação da fase δ na superliga de níquel 718 e correlacionar a caracterização microestrutural com a precipitação/dissolução das fases, por análise térmica. As ligas A, B e C solubilizadas e superenvelhecidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, com o auxílio de EDS para identificar as fases presentes nas ligas. A caracterização microestrutural foi corroborada com técnica de calorimetria diferencial de varredura. Resultados mostraram que a adição de Y influencia no tamanho de grão e consequentemente na fração de δ precipitada. A adição de Y modificou a cinética de precipitação de δ, que variou de acordo com o teor de ítrio adicionado.

Oct 13, 2019

By João Batista Ribeiro Martins, Érica Simões Rodrigues, Ramiro da Conceição do Nascimento Júnior, Marcos Tadeu D’Azeredo Orlando

In order to guarantee the quality of the sinter and process control some measurements are made such as RDI and FeO (Fe2+). However, the behavior of sinter during reduction in the blast furnace is not always understood, when it is analyzed only metallurgical, physical and chemical quality. Therefore, it is necessary to find alternative techniques to understand more this behavior. In this work four experimental trials were performed to obtain sinter samples with different FeO (Fe2+) contents. Optical microscopy was performed to identify and quantify the phases in sinter and to evaluate the magnetic behavior of each one, the Magnetic Susceptibility technique was used. The results obtained between Optical Microscopy, Magnetic Susceptibility and quality parameters were compared and then was identified that Magnetic Susceptibility may be an alternative to help the understanding of sinter behavior in Blast Furnace.

Oct 1, 2019

By Paula Maria Gomes Cunha Leão, Flávio de Castro Dutra, Fabrício Vilela Parreira, Silvio Maranha

In the iron ore beneficiation, tailings are inherent in the concentration processes to which the ores are subjected for the production of commercial products. The large generation of tailings has been motivating the study of technological alternatives for its reuse, with the development of processes that contemplate the concentration of fine ore particles present in the tailings, such as the reintroduction of these particles in the process of manufacture of the iron and steel itself, through the agglomeration techniques such as briquetting. The aim of this article is to study the technical feasibility of the production of iron ore tailings and coking coal briquettes for use in reduction reactors, through a systematic review of the literature on agglomeration, briquetting and self-reduction processes, covering the main variables that influence the production of high quality briquettes, such as binders use, binder behavior of coking coal, coal granulometry, iron ore and coal proportion, compacting pressure and temperature of thermal treatment and the effects of these variables on briquettes final properties.

Oct 1, 2019

By Davi Silva Braga, Alexssander Lopes Sampaio, Rodrigo Carneiro de Oliveira

Vallourec was world pioneer in the deployment, development and consolidation of technology for the use of pulverized charcoal as the main energy source on the first Grate-kiln pelletizing plant in Brazil. The objective of this work was to delve into the subject and to bring more information about this innovative practice of Vallourec that has been attracting the attention of other companies in the steel industry. Industrial tests confirmed the technical feasibility, taking Vallourec ahead in the project of adaptation and investment. With consolidated data of two years and five months from the beginning of the implementation, the main benefits are the average reduction of CO₂e emissions by 50%, cost reduction higher than expected and return on investment in just 19 months.

Oct 1, 2019

By Luís Marcelo Marques Tavares, Gilvandro Bueno, Túlio MoreiraCampos

The HPGR development and application in the minerals industry resulted in an important increase in its application in iron ore pellet feed processing in the last decades. Vale SA was one of the pioneers in application of the HPGR in integrated plants, currently operating with six HPGRs in the pelletizing plants of Complexo de Tubarão (Vitória, ES). The work uses the mathematical model of the HPGR, proposed by Torres & Casali and modified by the present authors, to predict the performance of two industrial pellet feed HPGR units of the Complexo de Tubarão. Besides model validation, results of process simulations are shown in order to optimize the pellet feed pressing according to industrial demands, presenting different scenarios that are more attractive to HPGR operation. Simulations showed that it is feasible to reduce the specific surface area of the HPGR feed from 1770 cm²/g to 1570 cm²/g, allowing to produce a pellet feed of the same quality in its product (1911 cm²/g) and therefore reduce the work done by upstream ball milling.

Oct 1, 2019

By Antonio Favia, Carsten Sowa, Spencer Diehl, Maria Carolina Campos, Christian Green, Marco Tulio, Olaf Schulz

Casting fluxes are one of the key factors to guarantee a good performance of the continuous casting process. Fluxes are added over the liquid steel in the mold, where carbon in the flux reacts with any air present, to form a reducing atmosphere of CO (g) to protect molten steel from oxidation. Then the oxide components form the sintered layer and they melt to form a liquid flux pool. Liquid slag from the pool infiltrates into the mold/strand channel and lubricates the newly-formed, steel shell. It was very common in the past that the addition of casting flux in the mold was made manually by the continuous casting strand operator, where the addition uniformity would mainly depend on the attention of the Operator in process and the addition standard would change from one operator to another, may causing variability on the continuous casting quality parameters. This paper presents improvement of continuous casting parameters such as, stability of flux thickness and reduction of dust in the continuous casting process, with the use of flux distribution mechanism in two continuous casting machines from two different steel plants.

Oct 1, 2019

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Gustavo Serrano dos Santos, Gustavo Alexandre da Costa Manso

O Alto-Forno 3 da Usiminas iniciou sua atual campanha em 1999. Projetada para durar 15 anos de operação, previa-se uma produção de 41 Mt de gusa. A partir de 2008, iniciaram as avarias mais significativas no sistema de refrigeração, possibilitando a entrada de água e os consequentes distúrbios operacionais. Buscando estender a atual campanha até 2021, a Usiminas realizou, dentre outras atividades de preservação, duas trocas de staves, em 2015 e 2018. Neste trabalho, são apresentados o planejamento e os principais procedimentos relacionados à parada operacional do alto-forno para a segunda troca de staves, com foco nas atividades operacionais que permitiram a redução do nível da carga até 25,1 metros em relação ao stock line. Destacam-se os cuidados e o êxito no abaixamento de carga até o nível das ventaneiras e a metodologia de troca de staves adotada. Por fim, a previsão de extensão da campanha em 7 anos, possibilitará atingir uma produção acumulada de 53,5 Mt, superando em 12,5 Mt o valor projetado.

Oct 1, 2019

By Milan Terčelj, Matej Drobne, Urška Klančnik, Peter Fajfar

The study of oxidation behavior of High Chromium Steel material used for surface layer of work rolls was carried out. Specimens taken directly from the roll were subjected to thermal fatigue in the temperature range between room temperature and 500 °C up to 700 °C by using thermo-mechanical simulator Gleeble 1500D. Our observation was focused on the impact of oxidation as a principal mechanism of degradation of the roll’s surface layer - mainly on the characteristics of oxidation propagation in relation to the test temperature and microstructure constituents characteristics of the material. Oxidation is considerably accelerated by certain characteristics of eutectic and primary carbides, i.e. their size (area), composition, morphology, orientation regarding to the water-cooled surface, etc. In the presented paper selected cases where emphasized oxidation takes place are investigated, analyzed and explained. Obtained results thus represent a contribution to explanation of conditions which lead to acceleration of oxidation behavior that in turn can lead to chipping or even early spalling of material from the roll surface layer.

Oct 1, 2019

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Rosana Silva Xavier

Compósitos magneto-elétricos (ME) combinam fases magnetostrictivas e piezoelétricas e podem ser utilizados na geração de energia a partir de vibrações e campos magnéticos presentes no ambiente, sendo também aplicáveis em sensores de campo magnético e em redes de sensores sem fio. Neste trabalho, um compósito ME foi processado pelo método cerâmico com 15 vol% CoFe2O4 (ferrita de cobalto) como fase magnetostrictiva e 85 vol% BaTiO3 como fase piezoelétrica. É mostrada a relação entre os parâmetros de processamento/sinterização e a microestrutura do compósito ME, com três tipos diferentes de arranjo das fases: particulado (obtido por dois diferentes métodos) e em camadas. Foram compactadas pastilhas dos compósitos para sinterização nas temperaturas de 1.200ºC, 1.300ºC e 1.400ºC por 4h, sendo que ocorreu a fusão da pastilha sinterizada a 1.400ºC. As amostras sinterizadas foram observadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV), onde foram analisadas as características de porosidade, tamanho de grão e a distribuição das fases na microestrutura. Foram realizadas também análises cristalográficas por difração de raios-X (DRX), de espectroscopia RAMAN e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Foram relacionados os parâmetros de processamento utilizados com os resultados obtidos.

Aug 8, 2018

By Mateus Luiz Gamba

O titânio e suas ligas são aplicados em grande escala em implantes ósseos por apresentarem excelentes resultados de biocompatibilidade. No entanto, ainda não existe um consenso na literatura com relação à influência das características morfológicas destes implantes na osseointegração, principalmente na definição da melhor rugosidade e energia superficial. Vários trabalhos têm sido realizados com o intuito de comparar diferentes tratamentos superficiais empregados para otimizar a adesão, o crescimento e a proliferação celular. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma base de dados sobre características superfícies versus osseointegração para experimentos de biocompatibilidade realizados in vitro. Foram feitas coletas e análise de dados qualitativos usando métodos analíticos em artigos científicos publicados em periódicos internacionais, sendo considerados na pesquisa artigos que utilizaram superfícies de Ti/TiO2 e células osteoblásticas. Os principais atributos definidos para a base de dados foram rugosidade, tamanho da célula, energia da superfície e/ou ângulo de contato, tipo de tratamento superficial, viabilidade e a resposta observada na cultura celular. Espera-se que esse artigo contribua para que futuros trabalhos possam utilizar métodos e estudos que permitam auxiliar na descoberta de conhecimento através de padrões que acelerem o processo de osseointegração impactando diretamente na recuperação do paciente implantado e na sua qualidade de vida.

Aug 8, 2018

By Osmar Roberto Bagnato

Este trabalho apresenta um estudo do desgaste de insertos e tensões residuais em diferentes estratégias de entrada de ferramenta no fresamento da liga Ti-6Al-4V. Esta liga possui propriedades mecânicas que a torna ideal para aplicações onde é necessária uma ótima relação resistência-peso. O objetivo é reduzir o desgaste dos insertos no processo de fresamento e analisar as tensões residuais na usinagem da liga Ti-6Al-4V. A integridade superficial do material após a usinagem deve ser conhecida já que esta liga é utilizada em aplicações criticas. Quatro estratégias de entrada foram estudadas, sendo que no faceamento foi utilizada a entrada por rolagem e a frontal reta e no fresamento de cavidade foi utilizado mergulho reto e em rampa. Em todos os ensaios foram utilizados os mesmos parâmetros de usinagem. As tensões residuais foram medidas por difração de raios-X (Luz Sincrotron), pelo método sin²?, utilizando um difratômetro de raios-X instalado no LNLS. No faceamento a estratégia por rolagem mostrou uma importante redução do desgaste e uma pequena redução da tensão residual quando comparada com a estratégia frontal reta. No fresamento de cavidades a estratégia de mergulho reto mostrou um inesperado aumento do desgaste e uma significativa redução da tensão residual quando comparada com o mergulho em rampa. Todas as tensões residuais encontradas foram compressivas. As tensões residuais encontradas em todos os experimentos se mostraram favoráveis a aplicações sujeitas à fadiga.

Aug 8, 2018

By Alana Pereira Ramos

O efeito de memória de forma tem como principal objetivo a recuperação da forma por meio de aquecimento acima das temperaturas críticas de transformação. Fitas da liga Ti43,5Cu37,8Ni18,7 foram preparadas através do processo melt spinnig com velocidade da roda de 21 m/s e 63 m/s. As fitas foram tratadas termicamente numa temperatura de 700°C por 15 minutos em forno e resfriadas ao ar. A caracterização das fitas foi feita por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise por difração de raios X (DRX). Foi observado que com uma menor velocidade de rotação da roda (21 m/s) a fita apresentou-se totalmente cristalina, e quando aumentou-se a velocidade linear da roda para 63 m/s a fita apresentou-se completamente amorfa. Após o tratamento térmico todas as fitas apresentaram as transformações martensíticas e auteníticas. Observou-se que a velocidade da roda tem grande influência nas temperaturas de transformação, chegando à variação de aproximadamente 7°C. O tratamento térmico remove todos os defeitos produzidos pelo processo de solidificação rápida e produz um rápido crescimento de grão, favorecendo ao aumento das temperaturas de transformação.

Aug 8, 2018

By Patrícia Freitas Rodrigues

Um comparativo entre dois métodos para determinação das temperaturas de transformação de fase, tendo como base análises de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) em amostras de uma liga de NiTi equiatômica submetida a tratamentos térmicos para envelhecimento, foram utilizados neste trabalho. Sendo aplicado o método clássico comumente utilizado para análise desses resultados e o método utilizando da integral do pico de transformação de fase. Com base nas avaliações feitas, o método de integral por apresentar uma relação direta da fração de transformação demonstra-se mais eficaz para determinar o início e o fim da transformação por levar em consideração a forma do pico em função da trajetória de transformação.

Aug 8, 2018

By Tadeu Messias Donizete Borba

A soldagem com elevado aporte térmico é uma das alternativas adotadas pelos estaleiros para aumento da produtividade nas operações de união de materiais. No entanto, os ciclos térmicos gerados durante a soldagem podem provocar transformações microestruturais prejudiciais à tenacidade na zona afetada pelo calor (ZAC). Este estudo teve como principal propósito realizar a caracterização microestrutural e avaliar as propriedades mecânicas da ZAC do aço naval Sincron EH36 produzido na Usiminas por laminação controlada seguida de resfriamento acelerado em comparação com um aço de mesma classe de limite de escoamento produzido convencionalmente, ambos soldados pelo processo ao arco submerso em dois níveis de aporte térmico: 76 e 130 kJ/cm. Foi observado que a presença de uma microestrutura mais refinada nas diferentes regiões da ZAC, associadas ao menor tamanho de grão do metal base e ao menor carbono equivalente, foram os principais fatores que contribuíram para a excelente tenacidade da ZAC do aço Sincron em comparação ao aço convencional. Os resultados obtidos mostraram que é possível obter juntas soldadas com excelentes propriedades mecânicas ao se empregar aço Sincron para a soldagem com altos aportes de calor, e sua utilização pode ser uma estratégia para otimização dos tempos e custos de fabricação na indústria naval.

Aug 8, 2018

By Diniz Ramos de Lima Júnior

Dentro das refinarias os tanques de armazenamento desempenham um papel fundamental, pois armazenam matéria prima para abastecimento das unidades, produtos intermediários entre os processos e produtos finais para distribuição. O presente trabalho apresenta de modo comparativo as características mecânicas e microestruturais da zona termicamente afetada de juntas soldadas formadas pelos processos de soldagem com Arame Tubular (FCAW) e Eletrodo Revestido (SMAW) aplicados na fabricação e reparo de tanques de armazenamento utilizados na indústria de petróleo. Os procedimentos de soldagem para cada junta soldada seguiram EPS (Especificação do Procedimento de Soldagem) utilizada por uma empresa que fabrica e repara tanques de armazenamento para indústrias de petróleo. O metal de base utilizado foi o aço estrutural de classificação ASTM A-36 em geometria plana e com chanfro tipo K. A solda foi multipasses de topo na posição horizontal (2G). Para realização deste estudo foram realizados quatro tipos de ensaios destrutivos: tração, microdureza Vickers, impacto Charpy e metalográfia. Os resultados indicaram a importância da seleção do processo de soldagem em termos de produção e formação da junta soldada e uma heterogeneidade devido as diferentes microestruturas presentes nas zonas termicamente afetadas que demostraram grande influência no perfil de microdureza.

Aug 8, 2018

By Albaniza Alves Tavares

Neste estudo, a influência do tipo de argila como nucleante heterogêneo para o PP foi avaliada. As argilas organofílicas MPH e MPTH, provenientes do Laboratório de físico-química da UAMG/UFCG, e C20A da Southern Clay Products, em teor de 1% em massa, foram misturadas com o polipropileno (PP) compatibilizado com 15% em massa de polipropileno enxertado com anidrido maleico (PP-g-MA), em misturador interno do reômetro de torque Haake visando a obtenção de concentrados que posteriormente foram diluídos com o PP em extrusora. As amostras preparadas foram caracterizadas por medidas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difratometria de raios-X (DRX). Os resultados obtidos mostraram que embora as três argilas tenham atuado como agente nucleante para o PP a MPH foi a mais eficiente.

Aug 8, 2018

By Marco Antonio Meggiolaro

Most cyclic plasticity models used in multiaxial fatigue life predictions are based on a concept of a yield surface, which divides the elastic and plastic domains. Plastic straining occurs when the stress state reaches the surface and tries to move outward. Subsequent plastic straining causes the stress state to remain on the yield surface, which will translate to prevent the stress point from moving outside it according to a kinematic hardening rule that models the Bauschinger effect. The accurate modeling of the yield surface shape is fundamental to predict stress-strain relations. In this work, the main yield surface equations for isotropic materials are compared. Even though most materials can be modeled using Mises and Tresca surfaces, other need to consider the effect on the yield strength of the hydrostatic stress or the normal stress acting on a critical plane. It is shown that pressure-sensitive models originally devised for concrete can be applied to predict yielding in some materials, and even fatigue life for metallic structures with short cracks.

Aug 8, 2018

By Samuel Filgueiras Rodrigues

An austenitic stainless steel ISO 5832-9 was deformed in a torsion test machine over the temperature range of 1,000°C – 1,200°C and strain rates of 0.05, 0.1, 1.0 and 5.0s-1. The Steel plastic behavior was studied by analyzing the flow curves shapes and using the constitutive equations under the conditions of thermomechanical treatment. The curves initially presented an increase in stress characterized by hardening work, followed by a drop in stress to an intermediate level that reached or not, for certain conditions, the steady state softening. The plastic flow curves of ISO 5832-9 steel displayed in three different ways: (i) Curves with continuous softening presenting plastic instability for low temperatures and high strain rates; (ii) curves type flat, here after the peak there is little variation of stress with strain presenting softening mechanism by higher contribution of dynamic recovery at low temperatures and low and intermediate strain rates; (iii) curves with softening after the critical deformation favored by high temperatures and low strain rates. These behaviors indicate the influence of the stacking fault energy (SFE) and precipitated particles on the softening kinetics of this steel.

Aug 8, 2018